在-S电池中使用高性能聚合物复合物电解质的squaraine-linkedzwitterionicCOF修饰的LLZTO纳米颗粒
Shuo Wang1, Mengke Li1, Gaojie Yan1
1Hebei Key Laboratory of Functional Polymers, Department of Polymer Materials and Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300400, P. R. China. luckyii0512@hebut.edu.cn.
Nanoscale
|July 18, 2023
概括
这项研究将改性纳米粒子引入聚合物复合电解质中,通过抑制穿效应和增强离子导电性来提高硫电池性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 硫 (Li-S) 电池面临的挑战包括多硫化物穿,树突和热失控.
- 聚合物复合电解质 (PCE) 具有潜在的电力,但其离子导电性较低.
- 缺陷的远程离子传输限制了PCE在Li-S电池中的实际应用.
研究的目的:
- 为了提高基于 PEO 的 PCE 对于 Li-S 电池的性能.
- 为了解决低离子导电性和聚硫化物穿效应的局限性.
- 开发一种具有改进的Li+离子运输和稳定性的新型电解质.
主要方法:
- 合成的齐特里离子共价有机框架 (HUT4) 修改的Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 (LLZTO) 纳米粒子 (LLZTO@HUT4).
- 将LLZTO@HUT4纳入基于PEO的PCE.
- 研究了改性电解质的电化学性能和离子导电性.
主要成果:
- 通过改变LLZTO纳米颗粒的表面层,LLZTO@HUT4修改促进了Li+离子运输.
- HUT4中间层增强了机械性能和无机/有机接口兼容性.
- 该LLZTO@HUT4-15%/PEO电解质在60°C时实现了0.73mS cm-1的离子导电率和0.74的Li+转移数.
- 组装的Li-S硬币电池显示初始放电容量为1018 mA hg-1,在100个循环后保持92.1%,表明抑制了穿效应.
结论:
- 开发的LLZTO@HUT4修饰的PCE有效地抑制了Li-S电池中的聚硫化物穿效应.
- 修改后的电解质表现出优越的离子导电性和电化学稳定性.
- 这一战略为推进高性能Li-S电池的实际应用提供了一个有前途的途径.
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